מוליכות לעומת ריכוז

תוֹכֶן

• TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
• תרכובות יוניות
• תרכובות יוניות במים
• ריכוז חומר
• מוליכות חשמלית
• מוליכות וריכוז

כשאתה מסתכל על כוס מים מלוחים, אתה לא יכול לדמיין שיש לו פוטנציאל להוליך חשמל - אבל זה כן! הקשר בין תמיסה יונית כמו מי מלח למוליכות שלהם הוא פונקציה של ריכוזם ויכולתם של החלקיקים הטעונים שלהם לנוע בחופשיות בתמיסה.

TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)

פתרונות המכילים מלחים מומסים מוליכים חשמל מכיוון שהם משחררים חלקיקים טעונים לתמיסה המסוגלים לשאת זרם חשמלי. באופן כללי, המוליכות של תמיסות מלח עולה ככל שכמות המלח המומס עולה. הגידול המדויק במוליכות, לעומת זאת, מסובך בגלל הקשר בין ריכוז המלח לניידות החלקיקים הטעונים שלו.

תרכובות יוניות

עבור כימאי, המונח "מלח" מתייחס ליותר ממלח שולחן פשוט. כקבוצה של תרכובות, מלחים הם כימיקלים המורכבים ממתכת ולא מתכתית. המתכת מניחה מטען חיובי והיא קטיון ואילו הלא מטאלי מניח מטען שלילי והוא אניון. כימאים מתייחסים למלחים כגון תרכובות יוניות. אינטראקציות אלקטרוסטטיות, המתייחסות פשוט לכוחות האטרקטיביים בין המתכת הטעונה לניגוד ובלתי-מתכתי, מחזיקות יחד תרכובות יוניות כמוצקים.

תרכובות יוניות במים

יש תרכובות יוניות המסיסות במים, כלומר מתמוססות במים. כאשר תרכובות אלה מתמוססות, הם מתנתקים או פורצים ליונים שלהם. מלח שולחן, המכונה גם נתרן כלוריד וקוצר NaCl, מתנתק ליוני נתרן (Na) ויוני כלוריד (Cl). לא כל תרכובת יונית מתמוססת במים. הנחיות המסיסות מספקות לכימאים ולסטודנטים הבנה כללית של אילו תרכובות יתמוססו ואילו תרכובות לא יתמוססו.

ריכוז חומר

במונחים בסיסיים, הריכוז פשוט מתייחס לכמות החומר המומס בכמות נתונה של מים. מדענים משתמשים ביחידות שונות לצורך קביעת ריכוז, כמו מולאריות, נורמליות, אחוז המוני וחלקים למיליון. יחידת הריכוז המדויקת פועלת לעומת זאת לעיקרון הכללי כי ריכוז גבוה יותר פירושו כמות גדולה יותר של מלח מומס לנפח יחידה.

מוליכות חשמלית

אנשים רבים מופתעים ללמוד כי מים טהורים הם למעשה מוליך חשמל לקוי. המונח הרלוונטי בהצהרה הקודמת הוא "טהור". כמעט כל מים שמקורם במים טבעיים כמו נהר, אגם או אוקיינוס ​​ישמשו כמוליך מכיוון שהם מכילים מלחים מומסים.

מוליכים טובים מאפשרים זרימה קלה ומתמשכת של זרם חשמלי. באופן כללי, למוליך טוב יש חלקיקים טעונים שהם יחסית ניידים (חופשיים לתנועה). במקרה של מלחים מומסים במים, היונים מייצגים חלקיקים טעונים בעלי ניידות גבוהה יחסית.

מוליכות וריכוז

המוליכות של תמיסה תלויה במספר נשאי המטען (ריכוזי היונים), בניידות נשאי המטען והמטען שלהם. באופן תיאורטי, המוליכות צריכה לגדול ביחס ישיר לריכוז. זה מרמז שאם ריכוז הנתרן כלוריד, למשל, בתמיסה הוכפל, גם המוליכות צריכה להיות כפולה. בפועל זה לא נכון. הריכוז והניידות של היונים אינם תכונות עצמאיות. ככל שריכוזו של יון עולה, הניידות שלו יורדת. כתוצאה מכך, המוליכות עולה באופן לינארי ביחס לשורש הריבועי בריכוז במקום ביחס ישר.